恒流源作为惠斯登电桥电源的灵敏度研究

［ ４ ］ 王锦辉 ， 夏樟 根 ， 陈 民溥 ， 等． 关 于 电压敏感 型 惠斯
苏启 录． 电源特性与惠斯登 电桥灵敏度 ［ Ｊ ］ ． 大学物 理实验 ， ２ ０ １ ３ （ ６ ） ： ３ ９ — ４ １ ．
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｗ ｈｅ ａ ｔ ｓ ｔ ｏ ｎｅ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ｃｏ ｎｓ ｔ ａ ｎｔ － Ｃｕｒ ｒ ｅ ｎｔ Ｓｏ ｕ ｒ ｃ ｅ
恒 流 源 作 为 惠 斯 登 电桥 电源 的 灵 敏 度 研 究
王锦辉 ， 贺莉蓉 ， 刘嘉滨 ， 周 红， 沈 学浩
（ 上海交通大学 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘
要： 讨论 了恒流源作为 电源 的惠斯登 电桥的灵敏度 。研究 表 明灵 敏度与恒 流源输 出电流成正
比， 并且桥臂电阻 比例越小 ， 灵敏度越高 ； 当保持 桥臂 电阻 比例不 变时 ， 桥臂 电阻数值越 大 时灵敏 度越
考 虑数 字 电压表 的内阻 为 尺 ， 则 可 根据 基 尔 霍 夫定 律列 出方 程组 ：
Ｉ Ｉ： 】 ３ Ｉ ４
ｌ
， ４＝， ２ ＋ ， ５
１ （ ， 一 Ｉ ２ ） Ｒ ＋ Ｉ ３ Ｒ ＝ ， ２ ： ＋ 厶
【 （ ， 一 Ｉ ２ ） Ｒ ＋ Ｉ ｓ Ｒ ：， ２
高。研究表明两种 电源所构成 的电桥灵 敏度影 响因素完全不 同。 关 键 词： 惠斯登 电桥 ； 灵敏度
文献标志码 ： Ａ Ｄ Ｏｌ ： １ ０ ． １ ４ １ ３ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ２ ２ － １ ２ ２ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ０ ６ ． ０ ２ ０ 中图 分 类 号 ： ０４ － ３ ３
其 中 已知 阻值 的精密 电阻 Ｒ ， Ｒ 作 为桥 臂 电 阻， Ｒ 为变 阻箱 ， 为待 测 电阻 。， ｌ 、 ， ２ 、 、 ， ４ 和， ５ 分别 为 各支 路 上 的 电 流 。所 用 电 源为 恒 流 源 ， 输
出 电流 为 ， 。
其中电桥的平衡指示 用 ４位半 的数字万用 表测 量 。若 提 高惠 斯登 电桥 灵敏 度必 须适 当提 高稳 压 电源 输 出电压 ， 并且 采用 高 内阻 的数 字 电压 表 ， 构 成桥 路 的两个 精 密 电阻 、 变 阻 箱 和待 测 电 阻尽 量 相等 ， 即最 好采 用 等 比例 臂 测 量 。如 果 所 用 电 源为恒流源情况 ， 灵敏度与哪些 因素有关值得我 们进 一 步探讨 ， 而 这方 面研 究报 导 尚不多 见 。
＋
垒 — ±
＋
（ ４ ）
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ７ － ２ １
恒 流源作为惠斯登 电桥 电源 的灵敏 度研 究
２ ００１： ７ ９－ ８ ４．
wenku.baidu.com
７ １
顿 电桥 的探讨 ［ Ｊ ］ ． 物理与工程 ， ２ ０ ０ ６ （ １ ６ ） ： ２ ９ — ３ ０ ． 王锋 ， 王新 春 ， 岳升华 ， 等． 用 惠斯登 电桥 实验 系统 与Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ标 定 电阻 ［ Ｊ ］ ． 大学物理实验， ２ ０ １ ４ （ ３ ） ：
一
Ｒ Ｒ １
— — — —
— — — —
Ｒ ．
—
ｐ
（ ３ ）
在电 ， 改变变阻箱的阻直 一 ＋ △ ， 电桥 失去 平衡 ， 数 字 电压 表 检测 到 电压 ， 则 可求 出电桥 的灵敏 度 Ｓ 。
图１ 电压 敏 感 型 惠斯 登 电桥 电路 图
ｌ
（ １＋ Ｒ ２ ） （ １＋ Ｒ ｘ ） １
３ ２— ３ ５．
［ ２ ］ 王若芳 ． 惠斯登 电桥测 电阻的误差分 析 ［ Ｊ ］ ． 大学 物
理实验 ， １ ９ ９ ４， （ ７ ） ： ４ ７ — ５ ０ ．
［ ３ ］ 陈民溥 ， 杨文 明 ， 沈学浩 ， 等． 直 流 电桥测 量 电阻实 验的改进 ［ Ｊ ］ ． 物理实验 （ 特刊 ） ， ２ ０ ０ ４ （ ２ ４ ） ： ４ — ６ ．
惠斯登 平衡 和非 平衡 电桥 实 验在 高校 中广 泛 开设 ＿ １ 卫 Ｊ ， 所用 的电源 基本 为稳 压 源 ， 另 外 通 常 采 用 检 流 计 来 检 测 电桥 平 衡 与 否 。近 来 我 们 利 用 Ｌ ｅ ｙ ｂ ｏ ｌ ｄ接插 件 技 术 改 进 了惠 斯 登 电桥 实 验 ，
第２ ８卷
第 ６期
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ５
２ ０ １ ５年 １ ２月
ＰＨＹＳＩ ＣＡＬ ＥＸＰＥＲＩ Ｍ ＥＮＴ ０Ｆ Ｃ０ＬＬＥＧＥ
文章编 号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ － ０ ０ ６ ９ － ０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｗｈ ｅ ａ ｔ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ — ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ
， ，
１ 原 理 与 讨论
１ ． １ 恒流 源作 为 电桥 电源 的灵敏 度 理论推 导
Ｒｘ 一 Ｒ Ｒ
（ ２ ）
图 １为 自搭实 验 的 电路 图。
当电桥 平 衡 时 ， 数 字 电压 表 指 示 为 零 ， 即 Ｖ＝Ｉ ｓ Ｒ ＝０ ， 故有
—
Ｒ
—
Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ — ｈ ｕ ｉ ， ＨＥ Ｌ ｉ — ｒ ｏ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ａ — ｂ ｉ ｎ， Ｚ ＨＯ Ｕ Ｈｏ ｎ ｇ ， Ｓ ＨＥ Ｎ Ｘｕ ｅ — ｈ ａ ｏ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ Ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）